基于Phase2的强度折减法土质边坡稳定性研究

基于Phase2有限元软件强度折减法,根据塑性区贯通以及特征点位移突变两个判据分析土质边坡的稳定性。依据地基塑性区开展深度和数值模型下部边界深度之间的关系,根据模拟塑性区的贯通情况确定土质边坡边界的范围。采用Mohr-Coulomb模型和Duncan-Chang模型模拟不同折减系数下监测点的位移,结果表明:Mohr-Coulomb模型强度折减法得到的安全系数与极限平衡法得到的安全系数相同,建议采用Mohr-Coulomb模型强度折减法确定安全系数;当折减系数在一定范围内时Duncan-Chang模型计算得到的位移值比Mohr-Coulomb模型计算得到的位移值更符合工程实际,建议采用Duncan-Chang模型强度折减法确定变形场。     

基于FLAC的某工程地震作用下的边坡稳定性分析

地震是一种较为频发的地质现象,在地震发生时,释放大量的能量,导致边坡失稳。文章基于FLAC软件建立了某工程边坡的二维有限元仿真模型,采用强度折减法和地震超载法对边坡的动力稳定性进行分析。数值模拟计算成果表明:采用强度折减法,边坡安全系数为1.90,地震超载法计算安全系数为3.35。当两种方法均达到临界塑性贯通时,采用地震超载法,边坡塑性区范围较强度折减法范围大。     

比较两种折减法在岩质边坡稳定性分析中的差异

为分析不同强度折减法计算结果对岩质边坡稳定性影响,采用有限元软件Plaxis,以东风水库岩质边坡为例,从边坡安全系数、位移及塑性破坏区三方面比较了整体强度折减法与改进的局部强度折减法在分析边坡稳定性过程中的差异。分析表明,边坡天然状态下,采用整体折减法和局部折减法得到的安全系数分别为1.474和1.476,而对边坡进行加固处理后,两种方法得到的安全系数几乎一致,且支护效果明显;两种方法反映出的边坡整体位移随折减系数变化趋势较为接近,而折减系数相同时,采用整体折减法得到的水平和竖直位移均较大,且边坡发生破坏时,水平位移值比局部折减法大5 mm左右,竖直位移比局部折减法大11mm左右;两种折减法确定的危险滑裂面相同,但整体折减法下的塑性点和拉断点明显较局部折减法中的分布更多,范围更广。     

四寨水库高重力墩-拱坝整体非线性分析 和安全评价

为评价高重力墩对四寨拱坝的应力变形和抗滑安全的影响,建立了拱坝重力墩地基系统的有限元数值模型,其中考虑重力墩基础、右岸夹层和拱坝重力墩等交界面的非线性相互作用,以及基岩材料的弹塑性变形行为。分别采用水压超载法和折减强度参数法对重力墩拱坝系统进行数值模拟,并基于建议的重力墩安全评价指标对系统整体稳定性进行判定。分析表明,采用水压超载法计算的整体安全超载系数为2.5～3.0,折减强度参数法计算的整体稳定强度储备系数为2.0～3.0。参考已有的拱坝整体稳定分析统计数据,该工程的整体稳定安全系数相对较低。     

基于FLAC~(3D)的强度折减法和点安全系数法对比

编制了强度折减fish命令流,推导了基于快速拉格朗日有限差分法的三种点安全系数计算公式,采用安全系数为1.0的ACADS边坡考题比较了强度折减法和点安全系数法在边坡失稳破坏判识及安全系数计算中的精度和可靠性,计算表明:Flac3D的solve fos强度折减模块计算的安全系数为0.99,编制的强度折减法fish命令流得到的安全系数精确到0.994,对应边坡表层控制监测点合位移增量与强度折减系数增量之比的急剧变化点、边坡剪应变增量贯通区、塑性区连通状态及迭代求解的不收敛性。强度储备法、最小距离法和线弹性公式计算的点安全系数分布规律一致,不仅能较好地揭示出边坡的失稳状态及滑面位置,同时可以反映边坡不同位置的安全系数。强度储备法公式和线弹性公式计算的连通性滑面安全系数为1.002,最小距离法公式计算的连通性滑面安全系数为1.0018。最小距离法公式更接近边坡考题的安全系数裁判值1.0。     

三峡库区消落带岸坡稳定性分析及抗滑桩内力研究

文中以重庆巫山县消落区的江东段典型岸坡为例,分别通过毕肖普法和强度折减法计算其岸坡安全系数及对采用抗滑桩加固后内力变化规律进行分析。结果表明:有限元强度折减法得到的安全系数比毕肖普法得到的安全系数大;强度折减法因未对计算单元进行力的简化,计算结果与实际情况更为接近。通过采用抗滑桩加固措施,岸坡稳定性得到显著提高。抗滑桩轴力随着入土深度增加抗滑桩轴力呈现先增大后减小的规律;抗滑桩剪力呈现"Z"字形变化规律。     

变形参数对边坡安全系数的影响

针对强度折减弹塑性有限元方法考察边坡稳定性过程中,弹性模量E和泊松比ν是否需要折减进行了分析。对比计算表明,弹性模量E与泊松比ν的不同取值对边坡濒临破坏时特征点位移的突变性和塑性区的贯通性基本没有影响,因而对边坡安全系数的准确确定没有影响。进一步分析表明,强度折减有限元法是基于虚拟的应力场、变形场等参量来确定边坡的安全系数及相应破坏滑裂面位置的,调整弹性模量E与泊松比ν的大小不会改变这种场量的非真实性本质。因此,为了便于强度折减有限元方法在边坡稳定性分析中的运用与发展,建议在有限元计算中不对弹性模量E与泊松比ν进行折减。     

有限元强度折减法在导流隧洞堵头稳定性分析中的应用

在总结国内外导流隧洞封堵设计一般原则的基础上,对堵头稳定性校核的两种常用数值计算方法进行了探讨分析,引入了材料强度折减法概念,根据弹塑性有限元数值分析结果,建议采用等效塑性应变作为潜在滑动面破坏的判断标准,并根据塑性区的范围和连通情况对堵头的稳定性进行综合评价.     

整体与局部强度折减法在边坡稳定分析中的对比研究

基于FLAC3D建立边坡数值模型,分别开展整体强度折减法和局部强度折减法两种方法对边坡稳定性的对比分析,研究两者在不同本构基础、边坡体是否含软弱结构层等因素对边坡的稳定安全系数和极限位移值的影响。研究结果表明:局部强度折减法相对于整体强度折减法更适应于边坡稳定性研究,本构模型的选择对研究边坡稳定性也有着一定影响;软弱结构层是边坡失稳的重要因素,两种强度折减法对含软弱结构层边坡的折减对象是软弱结构层,且所得到的安全系数和位移值基本一致。     

考虑材料非均匀性的Oyuk坝静动破坏模式分析与安全度评价

Oyuk坝是世界上仅有的两座百米级硬填料坝之一。在宏观均质假定的基础上考虑硬填料较为明显的细观非均匀性的影响,基于损伤本构模型对Oyuk坝在正常运行工况以及地震工况下的大坝工作性态进行了分析,采用水荷载与地震荷载超载法,探讨了Oyuk坝在静动条件下的破坏模式与安全度,并与弹塑性本构模型的计算结果进行了对比。研究结果表明:在正常运行工况以及OBE地震工况中,Oyuk坝基本全断面受压,坝体强度安全系数与抗滑稳定系数均较高,坝体基本处于弹性工作状态;大坝存在静力整体失稳的破坏模式,但对水荷载的超载安全度高,且抗震性能好;采用考虑细观非均匀性的损伤本构模型所得大坝的破坏过程与破坏形态比弹塑性模型的模拟结果更贴近实际。     

考虑渗流影响的幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩弹塑性新解

合理的强度准则在幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩弹塑性分析中十分重要。为了得到适合该模型的强度准则,首先对4种常用岩土材料强度准则进行归纳总结,进而得到平面应变统一线性方程;然后考虑渗流影响,推导了幂强化-理想塑性模型圆形隧洞围岩处于塑性区、幂强化区时的应力、位移及塑性区半径的统一解;最后探讨了强度理论效应、幂强化参数和孔隙水压力对圆形隧洞围岩弹塑性分析的影响。研究结果表明:圆形隧洞围岩强度理论效应显著,经与有限元分析对比,应推荐使用Mogi-Coulomb准则、统一强度理论(b=1/2,c=0)准则、统一强度理论(b=1,c=0)准则;其次可使用内接圆DP2准则、等面积圆DP4准则,不建议使用内切圆DP3准则、Mohr-Coulomb准则,谨慎使用外接圆DP1准则、统一强度理论(b=1,c=1)准则;幂强化参数中幂强化系数m值对塑性区半径无影响,而塑性区位移随m值减小而增大,围岩塑性区半径和位移均随幂强化指数n值增大而增大;塑性区半径、径向应力和切向应力峰值均随孔隙水压力增大而增大。研究结果可为应变强化效应较强的圆形隧洞围岩支护设计提供重要的理论依据。     

考虑隧道开挖时间影响的一种支护结构计算方法

基于硬化土模型,针对公路山岭隧道的初期支护结构,建立地层结构法数值模型,分析初期支护结构在施工过程中的安全性。由于隧道开挖的时空效应影响显著,采用二维平面应变模型的关键因素是如何确定围岩的应力释放系数,通过结合土体反力曲线（ＧＲＣ）及纵面变形曲线（ＬＤＰ）,推导出支护结构不同施工阶段的应力释放系数,并采用内力包络图来分析每一施工步支护结构是否安全。所述方法在满足隧道精细化设计的同时,便捷有效,对隧道设计和施工有重要的指导意义。     

偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律

为研究偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律。在CD法施工下,通过建立偏压小间距隧道有限元模型,利用ABAQUS有限元软件在不同开挖顺序及不同隧道间距下对偏压小间距隧道施工过程进行了动态模拟与分析,基于强度折减法基本原理,探讨了不同隧道间距下围岩塑性破坏规律,确定了合理隧道间距。研究结果表明:①在不同开挖顺序下,先行左洞开挖方式要优于先行右洞:②随着隧道间距的增加,左洞围岩位移不断减小,右洞围岩位移先减小后增加;③随着隧道间距的增加,沿中间岩柱竖向中心线的水平位移逐渐减小;竖向应力则表现为先减小后增大的规律;④右洞开挖完成后,两洞初期支护中右拱腰处的弯矩明显大于拱顶处,而轴力则反之;⑤随着隧道间距的增加,中间岩柱塑性贯通程度逐渐弱化,安全系数不断提高,等效塑性应变逐渐减小。研究结果可为偏压小间距隧道的设计与施工提供依据。     

基于强度折减法的土石坝边坡稳定分析与探讨

在传统的土石坝边坡稳定分析中,通常采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法,分别计算上、下游边坡的滑动安全系数,然后根据规范评判边坡的稳定性.本文应用有效应力原理,以初始应力方式将渗流场导入到位移应力分析中,基于强度折减法对坝体整体进行弹塑性分析;分别采用塑性区贯通和位移突变失稳判据,得到坝坡的最小安全系数,并将其与简化毕肖普法计算结果相比较.研究表明:采用强度折减法进行土石坝边坡稳定分析虽然是可行的,但仍存在一些问题.最后,对强度折减法在土石坝边坡稳定分析中存在的两个问题进行了初步的探讨.     

夏特水电站隧洞围岩初期支护稳定性分析

为探讨在同等地质参数下隧洞开挖初期采用不同的支护类型对隧洞稳定性的影响,结合夏特水电站工程实例,通过现场原位试验取得围岩参数,利用有限元强度折减法,通过有限元模拟软件定量分析了Ⅲ类、Ⅳ类、V类围岩在开挖初期裸洞、混凝土喷护、系统锚杆等支护方式时隧洞稳定性的变化规律.结果表明,施加锚杆支护相较于无支护的开挖方式,隧洞的安...     

开挖和隧洞掘进对洞脸边坡影响的有限元分析

水电站引水洞进口边坡一般都比较陡峻,该边坡的变形、稳定情况是引水隧洞乃至整个工程建设的关键问题。为了解边坡开挖、隧洞掘进对边坡的影响,采用有限元方法,利用单元生死技术全真模拟边坡开挖、隧洞掘进。根据分析结果进行了边坡支护设计,并采用强度折减法得到安全系数,通过分析该边坡变形、应力、屈服破坏情况,对其稳定性及支护措施的合理性进行评价。计算结果表明:边坡开挖使坡体产生一些竖直方向的回弹变形和水平向坡外的变形,并出现不同程度的张拉应力区域;深埋隧洞开挖仅对隧洞附近边坡影响较大;采取的支护形式能够有效的加固边坡,符合工程要求。     

九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析

采用弹塑性有限元法和强度折减法,对九甸峡水电站厂房后岩体边坡进行稳定性计算分析和评价.根据边坡工程地质条件以及开挖和支护加固过程建立了边坡分级开挖支护的准三维有限元分析模型.模拟了开挖和支护过程,计算分析了开挖完成、支护完成、降雨和地震条件下边坡的应力分布和稳定安全系数.结果表明,该边坡在加固前安全系数小,存在不稳定的可能性,支护加固后边坡的稳定安全系数有较大提高,可满足正常运用要求.     

地震荷载作用下大坝系统的非线性动力损伤分析

本文在连续损伤力学理论基础上，把非线性动力损伤的概念引入岩石类介质的本构模型，分别提出岩石类材料的脆性动力损伤和粘弹塑性动力损伤破坏模型。同时，将损伤、渗流及孔隙率演化等相互耦合的有效应力概念引入Mohr-Coulomb破坏准则，用于分析在渗流压力、损伤发展、孔隙率演化和动应力共同作用下堤坝及岩基系统的非线性地震动力损伤，建立了相应的二维有限元动力损伤数值分析模型，并应用于地震荷载作用下的龙滩混凝土重力坝及其岩基的破坏过程分析，分析结果可作为大坝的安全性评估的依据。     

考虑渗流及软化效应的深埋引水隧洞围岩弹塑性分析

为研究圆形引水隧洞围岩的塑性区及应力分布情况,应用弹塑性力学,考虑渗流及应变软化的影响,采用统一强度准则,推导了圆形隧洞围岩各分区应力场以及塑性区半径的解析解,结合工程算例分析,得到围岩软化、渗流作用、中间主应力系数对隧洞切向应力和塑性区半径的影响规律,同时通过定义不均匀渗透系数,分析了不同方向上孔隙水压力分布规律。研究结果表明:随着不均匀渗透系数的改变,渗流沿不同方向表现出了各向异性,且越靠近水平方向或垂直方向,孔隙水压力分布受不均匀渗透系数的影响越明显;渗流及材料软化对围岩应力场分布以及塑性区大小均有不同程度的影响,材料软化较渗流影响对围岩稳定更为不利;中间主应力系数对围岩切向应力及塑性区范围有着显著的影响,不考虑中间主应力效应时计算结果相对保守,不能有效发挥出围岩的强度。研究结论可为研究含水岩体下隧洞开挖围岩稳定性等问题提供理论参考。